Bay­reu­ther Phy­si­ker ent­decken Mecha­nis­mus zur Ent­ste­hung von Blut­plätt­chen

Ein gesun­der Mensch pro­du­ziert rund 100 Mil­li­ar­den Blut­plätt­chen pro Tag, mehr als eine Mil­li­on Blut­plätt­chen pro Sekun­de. Wie der Orga­nis­mus die­se enor­me Lei­stung bewäl­tigt, haben jetzt Phy­si­ker der Uni­ver­si­tät Bay­reuth mit Hil­fe von Com­pu­ter­si­mu­la­tio­nen her­aus­ge­fun­den. Ein bis­her unent­deck­ter Mecha­nis­mus gewähr­lei­stet die Ent­ste­hung einer kon­stant hohen Zahl von Blut­plätt­chen. In der Zeit­schrift „PNAS” stel­len die Wis­sen­schaft­ler ihre neu­en Erkennt­nis­se vor.

Blut­plätt­chen, auch Throm­bo­zy­ten genannt, sind lebens­wich­ti­ge Zel­len mit einem Durch­mes­ser zwi­schen 0,0015 und 0,003 Mil­li­me­tern. Sie haben die Auf­ga­be, Ver­let­zun­gen der Blut­ge­fä­ße mög­lichst schnell wie­der abzu­dich­ten. Stän­dig patrouil­lie­ren sie durch die Blut­bahn, um sofort auf undich­te Stel­len reagie­ren zu kön­nen. Damit die hier­für erfor­der­li­che hohe Zahl von Blut­plätt­chen jeder­zeit zur Ver­fü­gung steht, rei­chen die bio­lo­gi­schen Fähig­kei­ten des Orga­nis­mus allei­ne nicht aus. Er benö­tigt die Unter­stüt­zung durch einen beson­ders effi­zi­en­ten phy­si­ka­li­schen Mecha­nis­mus. Die­sen Mecha­nis­mus hat jetzt ein Bay­reu­ther For­schungs­team um Prof. Dr. Ste­phan Gek­le zusam­men mit Part­nern am Uni­ver­si­täts­kli­ni­kum Würz­burg ent­deckt und wis­sen­schaft­lich beschrie­ben.

Die Blut­plätt­chen ent­ste­hen in den Blut­ge­fä­ßen aus spe­zi­el­len Zel­len, die im Kno­chen­mark loka­li­siert sind und von dort dün­ne fin­ger­ar­ti­ge Struk­tu­ren in die Blut­bahn aus­strecken. Danach ver­hält es sich ähn­lich wie bei einem Was­ser­hahn: So wie ein dün­ner Was­ser­strahl durch die Ober­flä­chen­span­nung in ein­zel­ne Tröpf­chen zer­fällt, so zer­bre­chen die fin­ger­ar­ti­gen Struk­tu­ren in ein­zel­ne Tröpf­chen. Aus jedem die­ser Tröpf­chen ent­steht dann ein neu­es Blut­plätt­chen. „Mit Com­pu­ter­si­mu­la­tio­nen ist es mög­lich, die­se Pro­zes­se detail­ge­nau nach­zu­voll­zie­hen und sicht­bar zu machen. Die­se Grund­la­gen­for­schung hat für die Medi­zin einen prak­ti­schen Nutz­wert – ins­be­son­de­re wenn es um die Opti­mie­rung von Bio­re­ak­to­ren geht, die heu­te für die künst­li­che Her­stel­lung von Throm­bo­zy­ten ver­wen­det wer­den”, sagt Gek­le, der an der Uni­ver­si­tät Bay­reuth eine Lich­ten­berg-Pro­fes­sur für die Simu­la­ti­on und Model­lie­rung von Bio­flu­iden inne­hat.

Das Inter­es­se für bio­lo­gisch-medi­zi­ni­sche Fra­gen, ver­bun­den mit groß­ska­li­gen Com­pu­ter­si­mu­la­tio­nen, hat in der Bay­reu­ther Phy­sik Tra­di­ti­on. Chri­sti­an Bächer, Dok­to­rand und Absol­vent des Bay­reu­ther Stu­di­en­pro­gramms „Bio­lo­gi­cal Phy­sics” und Erst­au­tor der in PNAS ver­öf­fent­lich­ten Stu­die, ist seit sei­nem Bache­lor-Stu­di­um in Bay­reuth davon begei­stert, wie modern­ste IT-Tech­nik phy­si­ka­li­sche und bio­lo­gi­sche For­schung ver­knüpft. “Es ist immer wie­der fas­zi­nie­rend, wie auf den ersten Blick unglaub­lich kom­pli­ziert schei­nen­de Vor­gän­ge in Lebe­we­sen oft auf­grund ein­fa­cher phy­si­ka­li­scher Prin­zi­pi­en ver­stan­den wer­den kön­nen.”, sagt Bächer.

For­schungs­för­de­rung:

Die For­schungs­ar­bei­ten an der Uni­ver­si­tät Bay­reuth wur­den geför­dert durch die Volks­wa­gen­Stif­tung, die Deut­sche For­schungs­ge­mein­schaft (DFG), das Eli­tenetz­werk Bay­ern und die Stu­di­en­stif­tung des deut­schen Vol­kes.